[发明专利]一种高绝缘电阻二氧化硅薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高绝缘电阻二氧化硅薄膜材料及其制备方法，属于表面加工、涂层、薄膜材料技术领域。本发明所述制备方法为：利用大气压放电的方法得到具有高绝缘电阻的二氧化硅薄膜材料，大气压放电温度为室温，在二氧化硅薄膜生长过程中，大气压放电装置的喷嘴始终垂直于基片表面，喷嘴并与基片表面保持恒定距离，且喷嘴相对于基片表面做周期性往复运动。本发明所述的高绝缘电阻二氧化硅薄膜材料与现有的二氧化硅薄膜材料比，具有高绝缘电阻。

技术领域

本发明涉及一种高绝缘电阻二氧化硅薄膜材料及其制备方法，属于表面加工、涂层、薄膜材料技术领域。

背景技术

二氧化硅(Silicon Dioxide,SiO₂)薄膜材料是一类重要的高绝缘电阻材料，在薄膜传感器、集成电路等领域有着重要的应用，例如：金属基底与薄膜热电偶温度传感器之间的绝缘层、金属基底与薄膜应变计之间的绝缘层等。

目前，二氧化硅薄膜多用热氧化技术制备，但是，热氧化技术在制备二氧化硅薄膜时是需将基底加热至1000℃以上的，且对基底只能是单晶硅，这就限制了热氧化技术在金属基底上制备高绝缘性二氧化硅薄膜。化学气相沉积技术也是制备二氧化硅薄膜的常用方法，但是，化学气相沉积技术制备的二氧化硅薄膜中含有大量的化学键Si-H，降低了二氧化硅薄膜的绝缘性能，且基底温度也在200℃以上，这也限制了化学气相沉积技术在金属基底上制备高绝缘性二氧化硅薄膜。磁控溅射技术也是制备二氧化硅薄膜的常用方法，但是，磁控溅射技术制备二氧化硅薄膜时，要求基片为平面结构，无法在复杂曲面上均匀制备二氧化硅薄膜，这也限制了磁控溅射技术在具有复杂曲面结构的金属基底表面制备高绝缘性二氧化硅薄膜。二氧化硅薄膜也可由其他方法制备，例如：离子束溅射沉积技术、原子层沉积技术、化学水浴合成技术、溶胶凝胶技术等，但是，上述技术均存在一些不足之处，例如：无法在具有复杂曲面结构的金属基底表面制备高绝缘性二氧化硅薄膜；制备的二氧化硅薄膜材料致密性低、绝缘性差、薄膜与基底结合力差；在制备二氧化硅薄膜材料的过程中，需进行高温热处理，存在耗时长、效率低等问题。

发明内容

本发明通过控制大气压放电装置的喷嘴在平行于基片表面方向的往复周期运动，有效提高了在具有复杂曲面结构基底表面制备的二氧化硅薄膜材料的绝缘电阻。

本发明提供了一种高绝缘电阻二氧化硅薄膜材料的制备方法，所述制备方法为：利用大气压放电的方法得到具有高绝缘电阻的二氧化硅薄膜材料，大气压放电温度为室温，在二氧化硅薄膜生长过程中，大气压放电装置的喷嘴始终垂直于基片表面，喷嘴并与基片表面保持恒定距离，且喷嘴相对于基片表面做周期性往复运动；运动速度为＞0.5cm/min，周期性往复运动次数为＞1次，沉积时间为＞1min，二氧化硅薄膜材料的厚度为＞1μm。

本发明所述大气压放电电源为直流电源或交流电源，所述电源功率优选为20W，进一步优选为20-500W。

本发明进一步优选为所述运动速度为0.5-60cm/min。

本发明进一步优选为所述周期性往复运动次数为1-50次。

本发明进一步优选为所述沉积时间为1-20min。

本发明进一步优选为所述二氧化硅薄膜材料的厚度为1-10μm。

本发明优选为所述基片表面为平面或曲面。

本发明所述曲面可以为任意形状的复杂曲面。

本发明优选为所述基片材料为致密材质的材料。

本发明优选为所述致密材质的材料为金属、线路板、陶瓷或半导体。

本发明优选为所述大气压放电的工作气体为氩气，氩气的纯度为99.99％；所述二氧化硅薄膜的硅源为四氯化硅，四氯化硅的纯度为＞98％；所述二氧化硅薄膜的辅助氧源为氧气，氧气的纯度为99.99％。